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1、基于 ComGIS 的洋山港 VR-GIS 应用开发研究【摘要】：上海国际航运中心洋山深水港区建设是事关上海长远发展的重大工程，也是党中央、国务院着眼于进一步提高我国综合国力和国际竞争能力而作出的重大战略决策，是一项跨区域走联合发展道路的重要基础设施项目，对上海来说意义重大。 “深水港建设空间信息特征变化速报机制与信息管理建设研究”，这一上海数字城市重大专项中的城市建设示范应用子项目正是为洋山港建设服务的。本论文就是依托这一重大工程和重大专项课题展开的，并对组件式地理信息系统和虚拟现实地理信息系统的理论和方法进行了比较全面的研究。论文共分 7 章。第一章是绪论。首先简要阐明了洋山港建设的重要战
2、略和作用，并对洋山港建设中 GIS 技术的必要性进行了简单分析，然后对国内外港口 GIS 情况进行了综述，最后总结了目前 GIS 发展的几个热点问题。第二章是基于 ComGIS 的洋山港VR-GIS 开发的技术理论基础。本章深入分析了论文的技术和理论体系，包括组件地理信息系统的技术基础和发展过程，虚拟现实地理信息系统及其相关技术，及对相关的数字地球与数字城市、面向对象的软件工程、空间分析模型和遥感数据处理也进行了简单论述。第三章是洋山港地区的空间数据库建设。数据是地理信息系统的血液，本章首先分析了“数字上海” 平台的几个版本和框架，因为这是洋山港数据库建设的基础。接着就如何建立洋山港地区空间数
3、据库和遥感影像库进行了深入研究，最后给出了洋山港遥感影像库的具体色设计与实现。第四章是洋山港地区地形三维建模研究。DEM 是地形三维可视化和虚拟现实地理信息系统的基础，本章对 DEM 的概念，建立 DEM 的各种方法以及模型等进行了系统分析，给出了具体的实现过程。本章的结果对于整个 VR-GIS 系统的建设起着举足轻重的作用。第五章是洋山港地区泥沙运动的可视化分析。本章根据已有资料，利用三维可视化方式模拟出了洋山港地区泥沙状况。本章的主要思路是利用海图对洋山港的水下地形以及泥沙运动进行了可视化模拟，并在此基础上总结出了洋山港地区泥沙运动的规律。第六章是基于 OpenGL 的洋山港 VR-GIS
4、 组件的开发与应用。本章主要论述如何利用 OpenGL 从底层进行洋山港 VR-GIS 组件的开发。作者提出了基于 COM 的 VR-GIS 组件的三层体系结构设计方案，并实现了基于 OpenGL 和 VC+的组件的具体开发。最后介绍了洋山港 VR-GIS 组件所实现的主要功能。在课题和论文研究和实践过程中，作者认为可以得到以下几点创新：(1)将 GIS，尤其是当前比较前沿的 VR-GIS、ComGIS、3S 集成等技术运用到洋山港港口工程建设中去，使洋山港建设的过程透明化，提高了工作效率和决策的科学性。目前，国内外 GIS 在港口方面的应用很少，论文选择该课题进行研究，具有重要的理论与实践意
5、义。(2)从底层开发了具有自主知识产权的 vR-GIs 组件。作者采用目前比较先进的 ComGIs 的思想进行开发的，这种方式可以实现组件的封装，并可进行灵活扩展，在论文中展示了 vR 一 GIS 组件已经实现的各种功能，并且在交互控制上比 ERDAsImagine 更容易、更优越。目前， vR-GIs 组件的实现在国内外还鲜有报道。(3)泥沙的各种变化状况对洋山港港口建设非常重要，过去的做法是用图表的方式表示出泥沙的状态，在本课题中，作者采用三维可视化技术将泥沙的状态直观形象地表示出来，不仅可以模拟各种建设方案的效果，还可以通过建立一系列不同时相的洋山港海底 DEM，来分析泥沙运动的路线、速
6、度、淤积和冲刷情况，并可根据大量的数据分析，预测泥沙今后的运动方向和速度。作者将新的技术引入到泥沙运动中，为泥沙运动研究提供了新的思路。总之，本论文结合了“深水港建设空间信息特征变化速报机制与信息管理建设研究”上海数字城市重大专项中的城市建设示范应用子项目，具有重要的理论和现实意义;并将 GIS 及前沿技术，特别是VR 一 GIS 引入到港口管理和泥沙运动分析当中，提供了一种新的思路，具有一定的创新性和前沿性;作者并从底层开发出了具有自主知识产权的 VR 一 GIS 组件，具有很强的实践性和应用价值。 【关键词】：洋山港组件地理信息系统虚拟现实地理信息系统数字高程模型【学位授予单位】：华东师范
7、大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2003【分类号】：P208【目录】：摘要 6-8Abstract8-111 引言 11-221.1 洋山港建设及 GIS技术的应用 11-141.1.1 洋山港建设的重要战略地位与作用 11-131.1.2GIS 技术在洋山港建设中的应用 13-141.2 国内外港口 GIS 相关研究的现状 141.3 目前 GIS 发展的几个热点 14-201.3.1ComGIS(组件地理信息系统)151.3.2VR-GIS(虚拟现实地理信息系统 )15-161.3.33S 集成 (GIS、GPS、RS 集成)16-181.3.4WebGIS(万维网地理信息系统)1
8、8-191.3.5OpenGIS(开放地理信息系统 )19-201.4 论文主要内容和组织 20-222 基于 ComGIS 的洋山港 VR-GIS 开发的技术理论基础 22-412.1 组件地理信息系统(ComGIS)22-302.1.1 传统 GIS 存在的问题 22-232.1.2COM 技术与 GIS 技术结合 23-292.1.3ComGIS 技术发展现状 29-302.2 虚拟现实地理信息系统(VR-GIS)30-352.2.1 虚拟现实技术 30-312.2.2VR 与 GIS 的结合 31-332.2.3 三维可视化 33-342.2.4VRML34-352.2.5OpenGL
9、352.3 数字地球与数字城市 35-362.4面向对象的软件工程 36-372.5 空间分析模型 37-382.6 遥感数据处理38-402.6.1 遥感数据处理的主要内容 39-402.6.2 目前遥感数据处理的热点 40 本章小结 40-413 洋山港地区的空间数据库建设 41-603.1“数字上海”平台 41-443.1.1“数字上海”的三个版本 413.1.2“数字上海”的总目标 41-423.1.3“数字上海” 的总体框架 42-443.2 洋山港地区数据库的设计 44-483.2.1 系统建库方法及技术标准 44-453.2.2 系统数据库设计基本原则 453.2.3 空间数据库
10、设计 45-463.2.4 属性数据库设计46-483.3 洋山港地区遥感影像库建设 48-593.3.1 洋山港遥感信息的存储与管理 48-513.3.2 洋山港遥感影像管理数据库 51-523.3.3 洋山港遥感影像的元数据 52-533.3.4 遥感影像数据与 GIS 数据的配准 53-543.3.5 洋山港遥感影像数据库实现 54-59 本章小结 59-604 洋山港地区地形三维建模研究 60-864.1 地形三维建模 604.2DTM 与 DEM60-614.3 地形三维建模的层次研究 61-624.4 数字高程模型及其生成 62-684.4.1 数字高程模型生成的思路 62-634
11、.4.2 建立数字高程模型的各种方法及比较 63-644.4.3 两种主要的数字高程模型:TIN 和 GRID64-684.5 洋山港地区三维地形建模的技术路线 68-854.5.1 确定 DEM 生成方式 684.5.2 高程信息数字化 68-694.5.3 分幅矢量数据并合并 69-714.5.4DEM 的生成 71-734.5.5DEM 的进一步处理 73-85 本章小结85-865 洋山港地区泥沙运动的可视化分析 86-955.1 洋山港水文泥沙状况 86-915.1.1 潮流状况 87-885.1.2 含沙量 88-895.1.3 泥沙来源 89-905.1.4 沉积物分析 90-9
12、15.2 海底水深图及其处理 91-925.3 洋山港地区泥沙运动的可视化 92-935.4 洋山港地区泥沙运动的空间分析 93-945.4.1 数字化冲淤图 935.4.2 泥沙运动的路线和速率 935.4.3 海区泥沙容积变化 93-945.4.4 泥沙运动的预测 94 本章小结 94-956 基于OpenGL 的洋山港 VR-GIS 组件的开发及应用 95-1376.1OpenGL 技术理论分析 95-1096.1.1OpenGL 的工作原理 95-976.1.2OpenGL 函数库 97-986.1.3OpenGL 像素格式 98-996.1.4OpenGL 的变换系统和坐标系统 99
13、-1036.1.5OpenGL 的图形真实化表达 103-1096.2OpenGL 实现洋山港虚拟现实的分析 109-1126.2.1OpenGL 实现洋山港虚拟现实的原由和可能性 109-1106.2.2OpenGL 绘制三维场景的步骤 110-1116.2.3OpenGL 中 DEM 的数据格式 111-1126.3 洋山港建设 GIS 中VR-GIS 组件体系结构设计与实现 112-1366.3.1 组件对象模型概述112-1146.3.2VR-GIS 实现的三种方式 114-1156.3.3 基于 COM 的 VR-GIS 体系结构设计 115-1176.3.4 基于 COM 的 VR-GIS 组件设计 117-1246.3.5 洋山港 VR-GIS 组件实现的主要功能 124-136 本章小结 136-1377 结论与展望 137-1397.1 结论与创新 137-1387.2 展望 138-139 参考文献 139-146 致谢 146 本论文购买请联系页眉网站。
